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本文作者：余明祥謝云榮任元成張秀梅作者單位：青海中信國安科技發展有限公司

1前言

西臺吉乃爾湖(簡稱西臺)主礦區位于青海省柴達木盆地中部，鹽湖面積570km2。該礦床以硫酸鎂亞型鹵水為主，是一個多種鹽類并存的鹽湖礦床。海拔高度為2682．93m～2686．98m，該地區為典型的大陸型干旱氣候，風沙多，降雨稀少;據礦區簡易氣象觀測，年蒸發量為2505．9mm，降水量為17．8mm，具有優越的蒸發條件，且鹵水礦化度高，儲量大，具有極高的開發價值。

青海中信國安公司自2003年開始涉足與青海得天獨厚的鹽湖資源，綜合開發西臺吉乃爾湖資源(鉀、鎂、硼、鋰等)，以生產硫酸鉀鎂肥、硼酸、碳酸鋰、氧化鎂等產品。文章以西臺鹽湖井采鹵水為原料，在實驗室中以25℃進行等溫蒸發實驗研究，了解鹵水在蒸發過程中的化學組成變化，鹽類的析出順序、種類和數量，各種鹽類的富集規律，為該鹽湖的合理開發利用提供重要數據參數。

2實驗部分

2．1實驗原料

原料鹵水于2011年4月采自西臺井采鹵水南二級泵站處，樣品具有代表性，密度為1．2294kg/L(25℃)，具體成分見表1。從原鹵的離子濃度組成來看Li+、B2O3的含量低得多，若略去鹵水中的Li+、B2O3質量，原鹵密度為1．2294kg/L，經過計算得出鹵水中的組分數據見表2。

2．2蒸發裝置

等溫蒸發裝置采用XMP數字溫度指示調節儀、交流接觸器、溫度計、紅外線燈泡、排風扇、恒溫箱安裝成恒溫蒸發裝置，蒸發容器采用與各階段鹵水體積相當的塑料盆，溫度控制精度為±0．1℃。

2．3實驗方法

實驗中，取井采鹵水38L，盛于2個直徑為49cm的塑料蒸發容器內，蒸發面積約1884cm2，進行25℃等溫蒸發實驗。在蒸發器內放入一個表面皿，定時觀測鹵水密度、析鹽種類等，在觀測過程中采取必要的監測樣品進行化驗，有新固相開始析出時，固液分離，取分離后固液相進行化學分析，及時計算出相圖指數，以25℃K+、Na+、Mg2+∥Cl－、SO2－—H2O五元體系介穩相圖作理論指導，預測結晶路線，探求鉀混鹽礦和光鹵石礦的最佳分離點。

2．4實驗過程(數據見表3、表4，并標于圖1，圖2)

第一階段:2010年4月6日將重46．72kg鹵水放進2個塑料盆內，放進等溫裝置內。液相在L0～L4階段，由實驗過程中的取樣檢測發現，氯化鈉含量逐漸降低，氯化鉀、氯化鎂等的含量逐漸升高，取固體樣發現NaCl不斷析出。在K+達到20g/L前3次分離出的固相礦物總重9．08kg，NaCl析出率占原鹵的88．1%、KCl損失率為8．3%。由于缺少鏡下鑒定資料，將化學分析結果進行配鹽計算后表明，固體主要是NaCl，無法確定其它礦物。母液中應夾雜少許的氯化鉀、氯化鎂和七水硫酸鎂，此時母液中K+含量是原鹵的3．42倍，蒸發水份(含少量作業損失)22．387kg，占原鹵量的48%，母液繼續在蒸發器中等溫蒸發。

第二階段:液相在L5～L7階段，K+在24g/L～29g/L時進行3次固液分離，分離出的固相礦物總重1．82kg，可明顯看出K+≥24g/L時MgSO4•7H2O達到飽和開始析出，NaCl析出率占原鹵的7．8%、KCl損失率為4．5%。蒸發水份3．179kg，占原鹵量的6．8%，母液繼續在蒸發器中等溫蒸發。

第三階段:液相在L8～L12階段，K+在30g/L時KCl達到飽和開始析出，至K+降至在22．983g/L時從相圖可看出，體系已進入光鹵石相區，此時開始有光鹵石析出。此階段共進行4次固液分離，分離出的固相礦物總重1．4628kg，NaCl析出率占原鹵的1．6%、KCl析出率為31．2%。蒸發水份1．192kg，占原鹵量的2．55%，母液繼續在蒸發器中等溫蒸發。

第四階段:液相在L13～L19階段，當K+降至在22．983g/L時，體系進入光鹵石相區，此階段采取一曬到底的方式，只進行1次固液分離，分離出的固相礦物總重1．56kg，NaCl析出率占原鹵的1．5%、KCl析出率為48．2%。蒸發水份2．185kg，占原鹵量的4．68%，此時母液中的B2O3、Li+的含量分別為10．275g/L、2．316g/L。

3實驗結論

1)試驗鹵水的結晶路線基本符合25℃下K+、Na+、Mg2+∥Cl－、SO2－—H2O五元體系介穩相圖。結晶順序為石鹽、七水硫酸鎂、氯化鉀、光鹵石、水氯鎂石，即結晶路線沿七水硫酸鎂與氯化鉀、七水硫酸鎂與光鹵石的共飽線濃縮進入水氯鎂石的結晶區。

2)通過樣品的等溫蒸發實驗得出在實際生產中的一般原理流程見圖3。在實際生產中，第一、二階段蒸發可放在鈉鹽田中進行，第三階段蒸發可放在鉀鹽田中進行，第四階段蒸發可放在光鹵石鹽田中進行。

3)在鈉鹽田的終了時刻，NaCl析出量8．051kg，析出率達到95．9%;MgSO4析出量402g，析出率達到26．5%。

4)在鉀鹽田的終了時刻，得到了優質的鉀混鹽礦，為制取硫酸鉀鎂肥(Pic)或硫酸鉀提供了原料保障，鉀混鹽總量為1．463kg，K+含量為5．76%，SO2－4含量為24．07%，比較適合生產硫酸鉀鎂肥，但硫酸根含量較高，在實際生產中可考慮適當的甩掉一部分硫酸鎂。

5)在光鹵石田終了時刻，得到了優質光鹵石礦，為制取氯化鉀提供了原料保障，光鹵石礦總量為1．56kg，KCl含量為15．90%，Car含量為59．24%。考慮該鹽湖鹵水用鈉鹽田所出鹵水與老鹵進行兌鹵來曬出優質光鹵石礦，以生產氯化鉀，可減少鹽田生產環節和原礦生產成本，技術上可行，經濟上也較合理。

6)由光鹵石田中排出的老鹵中B2O3、Li+的含量分別為10．275g/L、2．316g/L，而原鹵中的含量分別為1．280g/L、0．183g/L，鹵水中的B2O3、Li+得到了極大地濃縮，在鹽田再進行進一步的濃縮后可作為后續車間制取硼酸、碳酸鋰的原料。